Способ управления процессом полимеризации Советский патент 1993 года по МПК C08F136/04 G05D27/00 

Изобретение относится к способам управления процессами полимеризации, в частности в производстве полиизопренового каучука, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности,.

Цель изобретения - повышение качества каучука.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе управления процессом полимеризации в производстве полиизопренового каучука, проводимом в нескольких параллельно работающих пол- имеризационных батареях, включающем распределение общего расхода шихты по

полимеризационным батареям реакторов и регулирования концентрации мономера в исходной шихте, перемешивают шихту в реакторе с помощью мешалки, измеряют мощность, потребляемую мешалкой каждого реактора, определяют весовые коэффициенты распределения общего расхода шихты по батареям как соотношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов всех параллельно работающих полимеризационных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируют

00

о

ON

Ј

со

концентрацию мономера в исходной шихте пропорционально найденному отклонению средней мощности.

При работе на одной полимеризацион- ной батарее управление количеством полимера осуществляют по отклонению мощности мешалки первого реактора до заданного значения воздействием на расход реагентов на эту батарею.

Благодаря предложенному способу, учитывая мощности электродвигателей мешалок, определяют весовые коэффициенты, в соответствии с которыми распределяют общий расход шихты по батареям и добиваются повышения однородности (уменьшения разброса) по качеству полимера - вязкости по Муни.

Учитывая отклонение средней мощности мешалок от заданного значения (а следовательно, отклонения среднего значения вязкости полимера по Муни от задания) и корректируя по этому отклонению подачу реагентов, приводят вязкость полимера по Муни к заданному значению. Кроме того, способ управления может быть использован как на одной, так и на нескольких батареях.

Изложенная сущность поясняется примером его выполнения и чертежом блок-схемы системы управления, реализующей способ.

Сырьем для производства полиизрпре- н о вого каучука является углеводородная шихта, получаемая путем смешения потоков мономеров изопрена с концентрацией 85-98 мас.% и растворителя - смеси изопентана и изопрена с содержанием изопрена 4-6 мае. %.

Полученную шихту подвергают очистке от присутствия влаги в ректификационной колонне 1, с куба которой осушенную шихту подают в первые реакторы 2 параллельно работающих полимеризационных батарей, снабженных мешалками 3, вращаемыми электродвигателями 4.

В первые реакторы 2 (или один реактор при работе на одной батарее) подают также до 0,5 мас.% катализатор.

Реакционная смесь с содержанием полимера 10-12 мас.% из первого реактора 2 поступает в следующий реактор для дальнейшего образования полимера,

Общий расход шихты на полимериз.аци- онные батареи строго задается, т.к. величина ее ограничивается производительностью последующих стадий производства каучука (дегазации полимера и выделения каучука).

Качество готового каучука зависит от качества полимера и в первую очередь от качества формируемого в головной части

полимеризационной батареи - первом по ходу процесса реакторе.

Для того, чтобы получить каучук с однородными свойствами и при этом выдержать

производительность установки на заданном уровне, необходимо распределить общий расход шихты (нагрузку) по батареям с учетом реальных возможностей полимеризационных батарей в формировании качества

полимера и, следовательно, готового каучука. Качество полимера оценивается вязкостью полимера по Муни, которая связана с косвенными параметрами по следующему уравнению регрессии:

М

а0 + aiCn + 32N + азТ + a-ix, (1.)

где М - вязкость полимера по Муни;

Сп - концентрация полимера; N-мощность электродвигателя мешалки первого по ходу реактора; Т - температура реакции; х - конверсия мономера; Зо, ai, 32, аз. 34 - коэффициенты посто- янные.

Схема управления содержит следующее: контур регулирования расхода мономера (датчик - 5, регулятор 6, клапан 7), контур регулирования расхода растворите- ля (датчик 8, регулятор 9, клапан 10), датчик

11 концентрации мономера в шихте, счетчик

12 расхода электроэнергии, контуры регулирования расхода шихты на батареи (датчик - 13, регулятор 14, клапан 15), датчик 16

температуры реакции, датчик 17 температуры шихты и управляющую вычислительную машину (У В М) 18.

Управление процессом полимеризации по данному способу осуществляют следующим образом.

Информацию с датчиков 11. 12, 13, 16, 17 вводят в ,У В М 18.

По информации от счетчиков расхода электроэнергии 12 определяют мощности NI ,

потребляемые электродвигателями 4 мешалок 3 реакторов 2 параллельно работающих полимеризационных батарей.

50

Ш 5Т

(2)

где m - количество импульсов от счетчика расхода электроэнергии, шт.;

At - дискретность определения мощ- ности, ч;

Кс - постоянный коэффициент, -- - - i - номер батареи.

Определяют общий расход шихты ная- коэффициент фильтрации, величи- полимеризационные батареи на постоянная.

Определяют по отфильтрованной инffi,формации с датчиков 16 и 17 температур F общ Ј F Ш| . (3) 5 реакции Т и шихты Тш среднюю концентра- 1 1 цию полимера

где FUJI - расходы шихты, измеренные дат- : v /т, т л noi

ЧИКЭМИ13; Споя-Кпол(Т) ТШ)), (12)

m - количество батарей.10 где КПОл-коэффициент пропорционально- Определяют весовые коэффициенты -

распределения общего расхода шихты по определяют статическую составляю- батареям. щую управляющего воздействия на концентрацию мономера в шихте r,-JV-. .(4). 15

. 2) NIсш -----аъь™-- - -

| 1Мзад -ао -ai С пол -аа NJ -аз Т

Определяют управляющие воздействия(13) на расходы шихты по. батареям: 20 где мзад - заданное значение вязкости полимера по Муни; F цТ F общ у i , (5) as-постоянный коэффициент.

Корректируют концентрацию мономера

определяют среднюю мощность для 9R в шихте в зависимости от текущего отклоне- всех батарейния средней мощности от заданного значения:

§ N. t

СшзаА Сш° + КпМ1 +К„ J ANdt. (14)

СР (6) 30 о

Определяют отклонения средней мощ- гДе к настроечные параметры регуля- ности от заданного значениятора средней мощности мешалок.

Определяют заданное соотношение AN N -N3a;l(7) 35 расходов мономера и растворителя.

Определяют средние значения темпе-Зад Сщад - Ср , v , Зад г ратур реакции s М-Р См + Кш (Сш Сш ),

5 т, Ю г 05)

i 1где Сш концентрация мономера в шихте, СР °) измеренная датчиком 11,

См, Ср - соответственно концентрации

Определяют отфильтрованные средние 45 мономеРа в потоках мономера и раствори- значения мощности,температуры реакции и теля, измеряются периодически лаборатор- температуры шихты, для чего используют ным способом.

экспоненциальный фильтрОпределяют управляющее воздействие

на расход мономера

Nj NcPa + N,-i (1 -а). (9) 50

T,TePa+.T.i-t (1-«). (Ю) Р°бЩ (16)

TUJJ - Тша + ТШ - 1 ( - а ), (11)Определяют управляющее воздействие

. расход растворителя где NJ, Tj, ТШ отфильтрованные по времени.средние значения мощности и темпера- Ррзад Р0бщ - Рмзад (17) туры реакции и температуры шихты;

Управляющие воздействия с УВМ 18 выдает на регуляторы расходов мономера 6, растворителя 9, шихты 14.

Стабилизируют расходы мономера, растворителя и шихты, для чего по информации с датчиков соответственно 5,8,13 регуляторами 6, 9, 14 воздействуют на клапаны 7,10,15.

Пропорционально изменению расхода шихты соответственно изменяют заданную температуру реакции (с коэффициентом

°С

пропорциональности 0,2

), для чего

-воздействуют на подачу катализатора в первый реактор (на чертеже не изображено). Формула изобретения Способ управления процессом полимеризации в производстве полиизопреноврго каучука, проводимом в нескольких параллельно работающих полимеризэционных. батареях, включающий распределение общего расхода шихты по полимеризационным батареям реакторов и регулирование концентрации мономера в исходной шихте, отличающийся тем, что, с целью повышения качества каучука при сохранении производительности полимеризацион- ной установки, перемешивают шихту в реакторе с помощью мешалки, измеряют мощность, потребляемую мешалкой каждого реактора, определяют весовые коэффициенты распределения общего расхода шихты по батареям как соотношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов

всех параллельно работающих полимериза- ционных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируют концентрацию мономера в исходной шихте

пропорционально найденному отклонению средней мощности.

Использование: в области управления процессами полимеризации, в частности в производстве полиизопренового каучука, в химической и нефтехимической промышленности. Сущность изобретения: управление процессом полимеризации осуществляется в нескольких параллельно работающих полимеризационных батареях реакторов путем измерения мощности, потребляемой Электродвигателем мешалки реактора, распределения общего расхода шихты по пол- имеризационным батареям и регулирования концентрации мономера в исходной шихте. Весовые коэффициенты определяют, как отношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме упомянутых мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов всех параллельно работающих полимеризационных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируют концентрацию мономера в исходной ш.ихте пропорционально найденному отклонению средней мощности. 1 ил. ел с